왜 미니어처 무선 관성 센서가 보행 평가에 활용되나요? 중량화된 신발의 정밀 테스트

미니어처 무선 관성 센서는 착용자의 자연스러운 움직임을 제한하지 않고 고정밀 생체 역학 데이터를 캡처하여 신발 성능을 객관적으로 검증하는 데 사용됩니다.

중량화된 사용자를 위해 설계하는 제조업체의 경우, 이러한 센서는 다양한 신발 구조가 실제 조건에서 보행 속도, 안정성 및 관절 협응을 어떻게 지원하는지 비교하는 데 필요한 중요한 증거를 제공합니다.

핵심 요점 더 높은 체질량을 위해 설계하려면 정적 편안함에서 동적 지지력으로 전환해야 합니다. 무선 관성 센서를 통해 제조업체는 기능성 신발이 주관적인 사용자 피드백에만 의존하는 것이 아니라 실제로 보행 품질과 무게 중심 안정성을 개선하는지 정량적으로 테스트할 수 있습니다.

측정 메커니즘

통합 센싱 기술

이 센서는 포괄적인 관성 측정 장치(IMU) 역할을 합니다. 3축 가속도계, 자이로스코프 및 자력계를 단일의 컴팩트한 장치에 통합합니다.

고주파 데이터 캡처

고주파로 기록함으로써 센서는 인간의 관찰이 놓치는 복잡한 움직임 벡터를 캡처합니다. 이를 통해 보폭, 보행 속도 및 케이던스와 같은 정밀한 시공간 매개변수를 추출할 수 있습니다.

제한 없는 자연스러운 움직임

센서는 미니어처이며 무선이므로 유선 실험 장비가 필요하지 않습니다. 이를 통해 데이터는 제한적인 전선으로 인한 "실험실 보행"이 아닌 사용자의 자연스러운 보행 패턴을 반영합니다.

전략적 센서 배치

무게 중심 분석 (L4-L5)

주요 참조는 센서를 요천추 부위(L4-L5 위치)에 고정하는 것을 강조합니다. 이 특정 배치는 신체 무게 중심의 움직임 벡터를 추적하는 데 중요합니다.

관절 운동학 (발목 및 무릎)

보조 응용 프로그램에는 말단부를 추적하여 관절 역학을 모니터링하는 것이 포함됩니다. 여기에는 시상면 운동 범위(RoM) 및 발목 관절의 각속도 측정이 포함됩니다.

협응 평가

데이터 포인트를 결합함으로써 제조업체는 고관절, 무릎 및 발목 간의 협응을 관찰할 수 있습니다. 이 전체적인 보기는 전반적인 보행 품질의 필수적인 생체 역학적 지표 역할을 합니다.

중량화된 사용자를 위한 응용

특수 지지력 검증

체질량이 높은 인구는 특수 기능성 지지력을 제공하는 신발이 필요합니다. 제조업체는 이러한 센서를 사용하여 다양한 기능성 신발 프로토타입의 성능을 직접 비교합니다.

운동학적 지지 데이터

센서는 설계가 작동함을 증명하는 데 필요한 운동학적 지지력을 제공합니다. 특정 신발 설계가 중량화된 사용자의 보행 불안정성을 줄이거나 케이던스를 개선하는 경우 센서 데이터는 객관적인 증거를 제공합니다.

절충점 이해

운동학 대 압력 분포

관성 센서는 움직임(운동학)을 추적하는 데 탁월하지만 신발 내부의 압력(운동 역학)을 직접 측정하지는 않습니다.

보완 기술의 역할

특히 발 전체의 힘 분포를 측정하려면 제조업체는 보조 자료에 언급된 전도성 스레드와 같은 다른 기술에 의존해야 합니다. 관성 센서는 신체가 어떻게 움직이는지 알려주고; 촉각 센서는 압력이 어디에 적용되는지 알려줍니다.

목표에 맞는 올바른 선택

신발 제조에서 이 기술을 효과적으로 활용하려면 센서 데이터를 특정 설계 목표와 일치시키십시오:

핵심 안정성이 주요 초점인 경우: 무게 중심 벡터를 추적하기 위해 L4-L5 위치에 배치된 센서의 데이터에 우선순위를 두십시오.
관절 충격이 주요 초점인 경우: 발목 각속도 및 운동 범위(RoM)에 집중하여 신발이 올바른 역학을 촉진하는지 확인하십시오.
편안함과 착용감이 주요 초점인 경우: 관성 데이터에 촉각 센서 배열(전도성 스레드)을 보완하여 발의 윤곽에 대한 압력 분포를 매핑하십시오.

관성 센서는 신체의 기계적 반응을 분리함으로써 신발 설계를 예술에서 측정 가능한 과학으로 바꿉니다.

요약 표:

측정 범주	센서 구성 요소	데이터 출력	제조 이점
시공간	가속도계	보폭, 보행 속도, 케이던스	밑창 설계의 효율성 검증
안정성	L4-L5 IMU 배치	무게 중심 벡터	높은 체질량에 대한 지지력 증명
운동학	자이로스코프	각속도 및 시상면 RoM	관절 보호 및 굴곡 지점 최적화
협응	자력계	다중 관절 움직임 벡터	전체적인 생체 역학적 정렬 보장

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참고문헌

Verônica Cimolin, Paolo Capodaglio. A Comparative Analysis of Shoes Designed for Subjects with Obesity Using a Single Inertial Sensor: Preliminary Results. DOI: 10.3390/s22030782

이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 3515 지식 베이스 .